Почему звезды замедляют или ускоряют вращение перед смертью

Группа ученых из Киотского университета (Япония) выяснила, что внутреннее вращение массивных звезд на поздних стадиях горения может не только замедляться, но и ускоряться. Это зависит от геометрии магнитного поля и конвективных движений внутри светила.

От рождения до смерти звезды обычно замедляют свое вращение в 100–1000 раз по сравнению с начальной скоростью вращения

Источник: Университет Флориды

От рождения до момента угасания скорость вращения звезд падает в 100–1000 раз по сравнению с изначальными показателями. Полный угловой момент Солнца снижается по мере выброса вещества с поверхности в виде солнечного ветра. Астрономы предполагали, что замедление вращения звезд эффективнее всего происходит при взаимодействии магнитных полей с потоком плазмы.

Причины этого процесса долгое время оставались предметом исследований. Недавно разработанный метод астеросейсмологии, позволяющий измерять естественные частоты колебаний, дал возможность ученым определять скорости внутреннего вращения и магнитные поля других звезд Галактики.

Анализ большой популяции звезд показал: существующая теория не до конца объясняет резкое падение скорости вращения. Исследователи из Киотского университета решили изучить, как магнитные поля влияют на вращение внутри массивных звезд. Результаты работы опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.

Иллюстрация внутренних областей массивной звезды на заключительном этапе горения кислородной (зеленый) и кремниевой (бирюзовый) оболочек, перед коллапсом железного ядра (индиго)

Источник: Киотский университет / Люси Макнейл

Наши соавторы из Австралии и Великобритании уже провели трехмерные моделирования массивных звезд до коллапса ядра. Мы предположили, что поток внутри конвективной зоны массивной звезды может развиваться аналогично солнечной конвективной зоне

Реота Шимада

руководитель группы

С помощью трехмерного моделирования ученые изучили взаимодействие между конвекцией, вращением и магнитными полями. Подтвердилось, что внутреннее вращение и магнитное поле развиваются совместно по принципу, похожему на солнечное динамо — процесс, поддерживающий магнитное поле Солнца. Результаты показывают: скорость и направление конвективных движений в короткие промежутки времени зависят от вращения и магнитных полей, что меняет вращение, заставляя его замедляться или в некоторых случаях ускоряться. Команда сформулировала это взаимодействие как модель радиального переноса углового момента.

Открытие переноса магнитного углового момента во время фаз интенсивного горения позволяет предположить, что теория, разработанная для Солнца, может быть универсальной. Далее команда планирует создать модели для всего жизненного цикла звезд разной массы.

Ранее физики-теоретики предложили новую смелую гипотезу происхождения темной материи.